只需2毫升外周血,新一代無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)誕生

只需2毫升的外周血樣滴在特制的芯片上，就可幫助孕婦在孕7周以后檢測(cè)到胎兒遺傳信息，實(shí)現(xiàn)遺傳異常的診斷。上海仁濟(jì)醫(yī)院楊朝勇教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于非侵入式芯片用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)的該項(xiàng)研究成果日前在國際著名的微流控技術(shù)雜志《芯片實(shí)驗(yàn)室》（Labonachip，IF=6）在線發(fā)表。該論文的第一作者是仁濟(jì)醫(yī)院博士后張惠敏。相對(duì)于傳統(tǒng)無創(chuàng)檢測(cè)方法而言，該方法具有耗血量少（2毫升）、檢測(cè)時(shí)間早、基因覆蓋率高、遺傳篩查范圍廣等優(yōu)勢(shì)，有望發(fā)展成為新一代的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)。

眾所周知，孕婦外周血中存在一定數(shù)量的胎兒細(xì)胞，這些細(xì)胞具有完整的胎兒遺傳物質(zhì)信息，被認(rèn)為是最有潛力的產(chǎn)前診斷標(biāo)志物。然而，這些胎兒細(xì)胞應(yīng)用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷存在含量極其稀少以及背景細(xì)胞干擾非常復(fù)雜這一瓶頸，通常孕婦的1mL外周血中的胎兒細(xì)胞的數(shù)量可能只有1~10個(gè)，而紅細(xì)胞、白細(xì)胞等背景細(xì)胞的含量卻十分巨大。

楊朝勇教授所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一挑戰(zhàn)性課題，發(fā)展了基于流體力學(xué)分離與免疫識(shí)別的胎兒細(xì)胞捕獲芯片（FETAL-Chip）。該芯片內(nèi)構(gòu)建了由上萬個(gè)表面修飾有抗體的微柱組成的陣列，這些微柱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以巧妙地避免血液背景細(xì)胞與微柱接觸，但卻可促使胎兒細(xì)胞高頻率地與微柱碰撞，實(shí)現(xiàn)了選擇性“增頻”碰撞效應(yīng)，從而被大大提高了胎兒細(xì)胞被微柱表面抗體捕獲的幾率。該設(shè)計(jì)有效地結(jié)合了胎兒細(xì)胞在物理性質(zhì)及表面標(biāo)志物方面與背景細(xì)胞的差異，實(shí)現(xiàn)了胎兒細(xì)胞的高效富集。通過對(duì)不同孕周的孕婦外周血樣本進(jìn)行測(cè)試，該團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了FETAL-Chip能夠在孕早期就實(shí)現(xiàn)對(duì)胎兒細(xì)胞的有效分離，并通過特異性Y染色體基因分析的方法，確認(rèn)了胎兒細(xì)胞的來源。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)方法而言，該方法具有耗血量少（2毫升）、檢測(cè)時(shí)間早、基因覆蓋率高、遺傳篩查范圍廣等優(yōu)勢(shì)，有望發(fā)展成為新一代的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷技術(shù)。

全國每年大約有近1700萬個(gè)產(chǎn)婦，新生兒出生缺陷率大約5.6%。有效控制和預(yù)防出生缺陷，用科學(xué)的手段保障孕婦順利生育健康的孩子，具有重要的社會(huì)意義。

在圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)的三級(jí)防御中，“產(chǎn)前篩查和診斷”是最有效的實(shí)施手段。目前產(chǎn)前診斷測(cè)試的金標(biāo)準(zhǔn)包括羊膜穿刺術(shù)或從胎盤細(xì)胞中取樣（絨毛膜取樣），兩者都有誘發(fā)流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，而近年來發(fā)展的基于胎兒游離DNA的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)技術(shù)（NIPT）目前僅僅局限于21、18、13三體的高靈敏篩查。而此次楊朝勇教授團(tuán)隊(duì)新成果的問世，為解決上述問題找到了一種檢測(cè)更大范圍遺傳異常的可靠工具，有望為醫(yī)務(wù)人員和患者提供了一種更為準(zhǔn)確、安全、無痛苦的篩查診斷方法。此外，因?yàn)樾酒哂袡z測(cè)便捷和可量產(chǎn)化的特點(diǎn)，該成果有望在未來成為臨床產(chǎn)前篩查的一線方案。

近年來，楊朝勇教授所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)長期從事生物分析化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)研究，在體外診斷、微流控技術(shù)、液體活檢、單細(xì)胞分析等方向取得了一系列創(chuàng)新性成果。此次《LabonaChip》的論文發(fā)表也標(biāo)志著其團(tuán)隊(duì)在無創(chuàng)產(chǎn)前診斷這一領(lǐng)域的工作得到了國際同行的認(rèn)可。據(jù)悉，該課題得到了國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目及國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，并得到了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院、仁濟(jì)醫(yī)院以及上海市高峰高原學(xué)科建設(shè)計(jì)劃的大力支持。